DE1292225B

DE1292225B - Wassergekuehlter Abschlusswiderstand

Info

Publication number: DE1292225B
Application number: DE19681292225D
Authority: DE
Inventors: Rossini Giordano Domenic
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1967-06-29
Filing date: 1968-05-27
Publication date: 1969-04-10
Also published as: NL6808269A; NL163068B; US3445789A; FR1571633A; GB1199343A; NL163068C

Description

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Die Erfindung betrifft einen wassergekühlten Ab- renden Schwingungsmodus des rechteckigen Hohlschlußwiderstand zur Absorption von hochfrequenter leiters und zur Hauptebene des dielektrischen elektromagnetischer Schwingungsenergie, mit einem Fensters angeordnet ist.

zur Zuführung der Energie dienenden Hohlleiter- Die Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher

abschnitt an einem Ende einer Wasserlast, einem 5 erläutert werden; es zeigt

Kühlmittelströmungskanal am anderen Ende der Fig. 1 einen Schnitt durch einen erfindungs-

Wasserlast und einem zwischen dem Hohlleiter- gemäßen wassergekühlten Abschlußwiderstand,

abschnitt und der Wasserlast angeordneten dielektri- F i g. 2 eine teilweise aufgeschnittene perspek-

schen Fenster, das für elektromagnetische Wellen tivische Darstellung des Abschlußwiderstands nach

durchlässig und für Strömungsmittel undurchlässig io F i g. 1 und

ist, das den Hohlleiterabschnitt und den Kühlmittel- F i g. 3 graphisch die Abhängigkeit des Spanströmungskanal trennt(USA.-Patentschrift3 289109). nungs-Stehwellen-Verhaltnisses von der Frequenz für

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die unterschiedliche Konstruktionen des Strömungsmittel-Wasserlast eines Abschlußwiderstandes dieser Art, kanalendes.

und insbesondere den Kühlmittelströmungskanal, in 15 In F i g. 1 ist ein wassergekühlter Abschlußwider-

der Weise zu verbessern, daß die Konstruktion ein- stand 5 nach der Erfindung dargestellt. Der Abschluß-

facher wird und die Größe des Kühlmittelkanals widerstand kann in bekannter Weise verwendet wer-

erheblich verringert werden kann, ohne daß die Be- den, beispielsweise als Ersatzlast, mit der Hoch-

lastbarkeit verringert wird oder ein unerwünscht frequenzenergie beim Prüfen von Mikrowellenquellen

hohes Spannungs-Stehwellen-Verhältnis erzielt wird 20 absorbiert wird, beispielsweise vom Klystron 6, das

oder unerwünscht kleine Bandbreiten erreicht werden. in Blockform dargestellt ist und an den Eingangs-

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch ge- hohlleiter 7 der Wasserlast 5 angekoppelt ist.
löst, daß der Kühlmittelströmungskanal mit einer Die Wasserlast kann auch als Kalorimeter ver-H-Ebenen-Trennwand versehen ist, die den Strö- wendet werden, um genau die Hochfrequenzleistungsmungskanal mit bidirektionalen Strömungsmittel- 25 abgabe einer Mikrowellenquelle in bekannter Art zu kanälen im Trennwandbereich ausstattet, wobei die messen, dem Fachmann sind noch weitere Verwenif-Ebenen-Trennwand axial von dem dielektrischen dungsmöglichkeiten bekannt. Kurz gesagt, weist der Fenster innerhalb des Strömungskanals einen solchen Abschlußwiderstand gemäß Fig. 1 und 2 eine Wasser-Abstand hat, daß das strömende Kühlmittel von last 5 und einen Hochfrequenzeingangskanal 7, voreinem der . bidirektionalen Strömungskanäle zum 30 zugsweise mit einem Endflansch, auf, mit dem die anderen in einem gekrümmten Strömungsbild in der Ankopplung an eine Mikrowellenquelle erleichtert ist. Nähe des Fensters fließt, und daß Eingangs- und . Der Hochfrequenzeingangskanal ist mit einem di-Ausgangsströmungsmittelkupplungsöffnungen vorge- elektrischen nAg/4-Fenster 8 abgeschlossen, das vorsehen sind, mit denen Kühlmittel in den Strömungs- zugsweise einspringend in den Strömungsmittelkanal 9 kanal eingespeist und von diesen abgeleitet werden 35 vorsteht, um die Verbesserung der Grenzfläche10 kann. Es hat sich gezeigt, daß eine ii-Ebenen-Trenn- zwischen dem Hohlleiter und dem Fenster zu erwand im Vergleich zu einer jE-Ebenen-Trennwand reichen. Das nAg/4-Fenster 8 (n ist irgendeine ungradeine beträchtliche Verringerung des Spannungs- zahlige ganze Zahl, bestimmt bei einer Frequenz Stehwellen-Verhältnisses und eine Verbesserung der innerhalb des Betriebsdurchlaßbandes des Abschluß-Bandbreiteneigenschaften mit sich bringt. 40 Widerstandes, vorzugsweise ist η = 1 oder 3, bestimmt

Um die Zufuhr des Kühlmittels zu dem einen der bei der Mittenfrequenz f₀ des Durchlaßbandes) wird

beiden durch die Trennwand gebildeten Teile des mit einer induktiven Blende 11 breitbandig gemacht,

Kühlmittelkanals und den Abfluß des Kühlmittels die stromaufwärts vom Fenster angeordnet ist in der

durch den anderen Teil zu ermöglichen, wird gemäß Weise, daß restliche Reflexionen vom Fenster ausge-

einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung 45 löscht werden und die Betriebsbandbreite verbessert

die ii-Ebenen-Trennwand in der Nähe des strom- wird. Die Technik eines induktiven Blindleitwertes,

abwärtigen Endes des Strömungskanals in zwei in gemäß der die Suszeptibilität 11 induktiver Natur ist

entgegengesetzte Richtung schräg verlaufende Teile und einen Nettoabstand S vom Fenster entsprechend aufgeteilt, die Rampen zwischen der Hauptebene der

£f-Ebenen-Trennwand und den gegenüberliegenden 5° _c _ ,_ . , ,„■, , _n

Wänden des Strömungskanals bilden, und es wird ein ^Λ ~ W' ^4Aff + ^nlJ^l) ± ^ ^x h>
Teiler zwischen den Abschrägungen angeordnet und

senkrecht zu der ii-Ebene in dem Strömungskanal mit η = — 1, 0,1, 2, 3 ... hat, gemessen bei /₀, und orientiert, um eine Kopplung zwischen den Eingangs- bei der die induktive Suszeptibilität 11 netto einen undAusgangsströmungsmittelöffnungen zu verhindern 55 normierten Suszeptibilitätswert BJY₀ zwischen 0,1 und eine Strömungsmittelkupplung mit den bidirek- und 0,7 hat, bestimmt bei /₀, wobei B der Nettowert tionalen Strömungskanälen im Bereich der ff-Ebenen- der Suszeptibilität in Siemens ist und Y₀ der Kehr-Trennwand zu schaffen. wert der Eigenimpedanz des Hohlleiters, ist eine Die Ausbildung des Hohlleiterabschnitts zur Zu- bevorzugte Ausführung, wenn auch andere bekannte führung der Energie zum erfindungsgemäßen Ab- 60 Mechanismen verwendet werden können. Die spezischlußwiderstand ist an sich gleichgültig, solange die fischen Werte werden zweckmäßig bei der gewünschii-Ebene einwandfrei definiert ist, besonders bevor- ten Temperatur des abfließenden Kühlmittels festzugt wird jedoch eine Ausführungsform, bei der der gestellt, wobei irgendein geeignetes verlustbehaftetes Hohlleiterabschnitt und der Kühlmittelströmungs- Kühlmittel verwendet wird, beispielsweise Leitungskanal rechteckigen Querschnitt haben und die 65 wasser, entionisiertes Wasser oder irgendein anderes if-Ebenen-Trennwand mit ihrer Hauptebene parallel handelsüblich erhältliches Strömungsmittel. Es ist zu den Breitwänden des Strömungskanals und senk- jedoch darauf hinzuweisen, daß die ff-Ebenenrecht zu den auftreffenden ^-Feldern des dominie- Trennwand im Strömungsmittelkühlkanal der Wasser-

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last unabhängig von der speziellen Konstruktion des flüssigkeitstemperatur ergibt, wodurch das Span-Abschlußwiderstandes verwendet werden kann. nungs-Stehwellen-Verhältnis und die Bandbreiten-

Am iStromabwärtigen Ende der Wasserlast 5, dem Charakteristiken ungünstig beeinflußt würden. Wenn Strömungsmittelkanal 9, ist eine ii-Ebenen-Trenn- die Temperatur des Kühlmittels zu weit über den wand 12 parallel zu den Breitwänden des rechteckig 5 Konstruktionswert anwächst, ändert sich die effektive geformten Kühlmittelströmungskanals 9 angeordnet, Dielektrizitätskonstante des Strömungsmittels in so daß bidirektionale Strömungsmittelwege im Trenn- einem solchen Grad, daß eine zu starke Fehlanpaswandbereich gebildet werden, wie durch die Rieh- sung eingeführt wird, die die Forderungen des Vertungspfeile angedeutet ist. Die Trennwand ist von brauchers an das System übersteigen können. Erder stromabwärtigen Seite 8' des Fensters in einem io sichtlich kann die Wasserlast nach F i g. 1 und 2 so gewissen Abstand angeordnet, so daß das Kühl- ausgelegt werden, daß Hochfrequenzenergie irgendwo strömungsmittel in einem allgemein gekrümmten im Mikrowellenspektrum verarbeitet werden kann. Strömungsbild an der stromabwärtigen Fensterfläche Die 5-Band-Wasserlast nach obiger Beschreibung senkrecht zur Ebene der Trennwand vorbeiströmt, ergab eine Bandbreite von 15¹⁰Zo mit einem Spanwie dargestellt ist. Diese Lösung eliminiert jedes 15 nungs-Stehwellen-Verhältnis von weniger als 1,2, wie Kavitationskochen durch mangelnde Turbulenz oder in F i g. 3 dargestellt ist, und zwar in der Kurve, die Stillwasserstellen in der Nähe des Fensters, ohne daß bezeichnet ist »geteilte 2?-Ebene«, wobei Leitungsschräge Eingangs-Ausgangs-Durchflußrohre einge- wasser von 40° C im Strömungskanal angeordnet war. führt werden müssen, wie das beispielsweise in der Die mit »Zi-Ebene« bezeichnete Kurve wurde für USA.-Patentschrift 3 289 109 beschrieben ist, und 20 identische Bedingungen aufgestellt, jedoch war die ohne daß das Spannungs-Stehwellen-Verhältnis und Trennwand stattdessen in der E-Ebene angeordnet, die Bandbreite der Wasserlast sowie deren Leistungs- Bezüglich Spannungs-Stehwellen-Verhältnis und belastbarkeit in so merklichem Grad verringert wer- Bandbreite war diese Konstruktion unannehmbar, den müssen, daß die Konstruktion davon betroffen Die mit »Teiler entfernt« bezeichnete Kurve wurde wird. Die Eingangs- und Ausgangskühlmittelöffnun- 25 mit Leitungswasser von 50° C aufgenommen, ersichtgen und die zugehörige Verrohrung kann in den lieh ergibt sich ein höheres Spannungs-Stehwellen-Grenzen der Querschnittsebene des Strömungskanals Verhältnis und eine kleinere Brandbreite, darüber angeordnet werden, wenn das gewünscht ist. Es er- hinaus ist diese Möglichkeit mit Rücksicht auf die gibt sich dann eine Wasserlast 5 nach F i g. 1 und 2 Leistungsbelastbarkeit unannehmbar, da eine Kavimit extrem kompaktem Allgemeinaufbau und sehr 30 tation in der Nähe des Fensters durch verringerten einfacher Konstruktion, wie sich ohne weiteres bereits Strömungsmittelfluß zugelassen würde. Der Abstand aus F i g. 1 und 2 ergibt. der i?-Ebenen-Kante 22 von der stromabwärtigen

Das stromabwärtige Ende der Trennwand 12 ist Seite 8' des Fensters kann nach Wunsch verändert in der Mitte gespalten, so daß zwei Rampen 15,16 werden, entweder um die Durchflußtemperatur in der mit entgegengesetzter Abschrägung gebildet werden, 35 Nähe des Fensters zu erhöhen oder zu verringern, die mit einem E-Ebenen-Teiler 17 in den Schräg- ohne daß das Spannungs-Stehwellen-Verhältnis unbereichen getrennt sind, wie dargestellt. Flüssiges günstig beeinflußt würde. Die Zs-Ebenen-Trennwand Kühlmittel wird mit einer Eingangsflüssigkeitskupp- ergab nach den Versuchen zu hohe Spannungs-Stehlungsöffnung, beispielsweise einer kreisförmigen wellen-Verhältnisse, wenn sie im gleichen Abstand Öffnung 18 in der Endwand 20 des Strömungskanals, 40 wie die 27-Ebenen-Lösung von der Fensterseite 8' eingespeist und mit einer Ausgangskupplungsöffnung, entfernt angeordnet wurde, bestimmt bei mit Flüssigbeispielsweise der kreisförmigen Öffnung 19, abge- keit gefülltem Strömungsmittelkanal, so daß es nicht leitet. Geeignete Ankopplungsrohre od. dgl. (nicht möglich ist, eine gute Durchflußgeschwindigkeit in dargestellt) können ersichtlich dazu verwendet wer- der Nähe des Fensters bei niedrigem Spannungsden, das Kühlmittel einzuleiten und abzuleiten. Die 45 Stehwellen-Verhältnis und großer Bandbreite zu er-Kühlflüssigkeit ist in der Nähe des Teilers auf den reichen, wie das mit einer /i-Ebenen-Lösung möghalben Querschnitt beschränkt und breitet sich dann lieh ist, die keine zu hohe Wellenreflexion einführt, über die breite Wand des Strömungskanals im Trenn- unabhängig davon, wie nahe sie an der Fensterwandbereich aus, wie das durch die Richtungspfeile seite 8' angeordnet wurde. Die Gründe für diese Erangedeutet ist, und überdeckt den ganzen Fenster- 50 scheinung sind nicht bekannt, deshalb soll auch keine querschnitt einschließlich der einspringenden Seiten Erläuterung versucht werden.

oder Grenzflächen 10, ohne daß Ruhestellen gebildet Wenn der Teiler am Ende weggelassen werden

werden, in denen ein Kavitationskochen auftreten muß und die /7-Ebene bis zur Endwand 20 ausge-

kann. dehnt werden muß, können gewünschtenfalls andere

Eine S-Band-Wasserlast wurde gemäß Fig. 1 55 Ankupplungsmöglichkeiten wie Querrohre oder ver- und 2 unter Verwendung eines üblichen rechteckigen setzte Öffnungen verwendet werden, ohne daß vom 5-Band-Hohlleiters aufgebaut und konnte leicht mitt- Grundkonzept einer Trennwand in der Ζϊ-Ebene lere Leistungen von 20OkW bei einer Temperatur abgewichen wird. Es ist zu erwähnen, daß das von 40° C des Kühlmittels an der Ausgangsöffnung //-Ebenen-Konzept bei jedem Leiterquerschnitt ververarbeiten. Das Kühlmittel war übliches Leitungs- 60 wendet werden kann, bei dem die Ebene der Trennwasser mit einer Durchflußrate von etwa 1501 pro wand senkrecht zum E-FeId des dominierenden Minute oder mehr, wobei die Trennwandkante 22 Modus im Hohlleiter liegt.Tm Fall eines rechteckigen etwa 2 X_g von der Fensterfläche 8' entfernt angeord- Hohlleiters gemäß der bevorzugten Ausführungsform net war, was bestimmt wurde, nachdem das Leitungs- in Fig. 1 und 2 ist dieses der TE₁₀-Modus, und die wasser den Strömungskanal füllte. Die gleiche Kon- 65 H-Ebenen-Trennwand ist damit parallel zu den struktion kann leicht 500 kW mittlere Leistung ver- Breitwänden T des Hohlleiterkanals 7 orientiert, was arbeiten, ohne daß sich eine zu große Erwärmung bedeutet, daß die if-Ebene senkrecht zu den auftrefdes Fensters und/oder eine zu hohe Kühlmittel- fenden Zs-Feldem der elektromagnetischen Schwin-

gungsenergie angeordnet ist, die im Strömungskanal 9 absorbiert werden soll.

Claims

Patentansprüche:

1. Wassergekühlter Abschlußwiderstand zur Absorption von hochfrequenter elektromagnetischer Schwingungsenergie, mit einem zur Zuführung der Energie dienenden Hohlleiterabschnitt an einem Ende einer Wasserlast, einem Kühlmittelströmungskanal am anderen Ende der Wasserlast und einem zwischen dem Hohlleiterabschnitt und der Wasserlast angeordneten dielektrischen Fenster, das für elektromagnetische Wellen durchlässig und für Strömungsmittel undurchlässig ist, das den Hohlleiterabschnitt und den Kühlmittelströmungskanal trennt, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelströmungskanal mit einer if-Ebenen-Trennwand versehen ist, die den Strömungskanal mit bidirektionalen Strömungsmittelkanälen im Trennwandbereich ausstattet, wobei die iZ-Ebenen-Trennwand axial von dem dielektrischen Fenster innerhalb des Strömungskanals einen solchen Abstand hat, daß das strömende Kühlmittel von einem der bidirektionalen Strömungskanäle zum anderen in einem gekrümmten Strömungsbild in der Nähe des Fensters fließt, und daß Eingangs- und Ausgangsströmungsmittelkupplungsöffnungen vorgesehen sind, mit denen Kühlmittel in den Strömungskanal eingespeist und von diesen abgeleitet werden kann.

2. Wassergekühlter Abschlußwiderstand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die iZ-Ebenen-Trennwand in der Nähe des stromabwärtigen Endes des Strömungskanals in zwei in entgegengesetzter Richtung schräg verlaufende Teile aufgeteilt ist, die Rampen zwischen der Hauptebene der ii-Ebenen-Trennwand und den gegenüberliegenden Wänden des Strömungskanals bilden, und ein Teiler zwischen den Abschrägungen angeordnet und senkrecht zu der ii-Ebene in dem Strömungskanal orientiert ist, um eine Kupplung zwischen den Eingangs- und Ausgangsströmungsmittelöffnungen zu verhindern und eine Strömungsmittelkupplung mit den bidirektionalen Strömungskanälen im Bereich der H-Ebenen-Trennwand zu schaffen.

3. Wassergekühlter Abschlußwiderstand nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlleiterabschnitt und der Kühlmittelströmungskanal rechteckigen Querschnitt haben und die ii-Ebenen-Trennwand mit ihrer Hauptebene parallel zu den Breitwänden des Strömungskanals und senkrecht zu den auftreffenden Ε-Feldern des dominierenden Schwingungsmodus des rechteckigen Hohlleiters und zur Hauptebene des dielektrischen Fensters angeordnet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen